調(diào)治構(gòu)造物課件

第八章調(diào)治構(gòu)造物王亞軍ModulatingStructures第八章調(diào)治構(gòu)造物王亞軍ModulatingStruc1.導(dǎo)流堤2.丁壩3.計(jì)算實(shí)例主要內(nèi)容1.導(dǎo)流堤2.丁壩3.計(jì)算實(shí)例主要內(nèi)容3概述什么是調(diào)治構(gòu)造物？導(dǎo)流堤丁壩順壩、挑水壩其他橋頭防護(hù)工程調(diào)治構(gòu)造物的功能：

調(diào)節(jié)水流使其均勻、順暢地流過(guò)橋孔，防治橋下斷面和上下游附近的河床、河岸發(fā)生不利變形，確保橋梁安全。3概述什么是調(diào)治構(gòu)造物？調(diào)治構(gòu)造物1.導(dǎo)流構(gòu)造物2.挑流構(gòu)造物3.防護(hù)構(gòu)造物①導(dǎo)流堤②梨形堤③錐坡體①丁壩②順壩③挑水壩①堤岸防護(hù)②坡面防護(hù)③路基防護(hù)與加固調(diào)治構(gòu)造物1.導(dǎo)流構(gòu)造物2.挑流構(gòu)造物3.防護(hù)構(gòu)造物①導(dǎo)流堤5調(diào)治構(gòu)造物導(dǎo)流堤導(dǎo)流堤丁壩順?biāo)畨纬Ｒ?jiàn)的調(diào)治構(gòu)造物5調(diào)治構(gòu)造物導(dǎo)流堤導(dǎo)流堤丁壩順?biāo)畨纬Ｒ?jiàn)的調(diào)治構(gòu)造物6調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)原則：結(jié)合河段特性，水文、地形和地質(zhì)等自然條件，橋頭路堤位置，通航要求，水利設(shè)施等因素綜合考慮，兼顧兩岸、上下游、洪水枯水位，確定總體布置方案。水文及河床變形復(fù)雜的河段，橋孔和調(diào)治構(gòu)造物布設(shè)應(yīng)做水工模型實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行分析驗(yàn)證。導(dǎo)流堤的設(shè)計(jì)洪水頻率與橋梁設(shè)計(jì)洪水頻率相同。丁壩等其他調(diào)治構(gòu)造物的設(shè)計(jì)洪水頻率應(yīng)與所依托的工程設(shè)計(jì)洪水頻率相同。6調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)原則：結(jié)合河段特性，水文、地形和地質(zhì)等自然順應(yīng)水勢(shì)、因勢(shì)利導(dǎo)、因地制宜7順應(yīng)水勢(shì)、因勢(shì)利導(dǎo)、因地制宜78導(dǎo)流堤的作用：導(dǎo)流堤的主要作用是引導(dǎo)水流平順通過(guò)橋孔，提高橋孔泄洪能力，減少對(duì)橋下河床的集中沖刷，減緩沖刷進(jìn)程，減少對(duì)墩臺(tái)的沖刷威脅。無(wú)導(dǎo)流堤時(shí)，被橋頭路堤阻斷的河灘水流將斜向流入橋孔，可引起橋臺(tái)附近的嚴(yán)重沖刷；設(shè)置導(dǎo)流堤后，橋下河床的沖刷分布趨于均勻，并擴(kuò)散到橋梁上下游的較大范圍，減緩了沖刷進(jìn)程。適用條件:河灘流量較大時(shí)第一節(jié)導(dǎo)流堤8導(dǎo)流堤的作用：適用條件:河灘流量較大時(shí)第一節(jié)導(dǎo)流堤9

如何設(shè)置導(dǎo)流堤？根據(jù)河灘流量占總流量的比例來(lái)確定，一般認(rèn)為，被河灘路堤阻斷的河灘流顯占總流量的15％(單側(cè)河灘)或25％(雙側(cè)河灘)以上時(shí)，需設(shè)置導(dǎo)流堤；小于上述數(shù)值時(shí)，可設(shè)置梨形堤；小于5％時(shí)，加固橋頭維坡即可。當(dāng)河灘水深小于1m，或橋下沖刷前的平均流速小于1m/s時(shí)，則不必設(shè)置導(dǎo)流堤。

河灘流量較大時(shí)，橋上游應(yīng)修建導(dǎo)流堤，引導(dǎo)上游水流和河灘水流逐漸改變方向，形成平行水流，平順地通過(guò)橋孔，使橋下斷面的流速、水深及輸沙等分布都較為均勻，避免橋下和橋頭出現(xiàn)集中沖刷。導(dǎo)流堤9如何設(shè)置導(dǎo)流堤？河灘流量較大時(shí)，橋上游應(yīng)修建導(dǎo)10一、導(dǎo)流堤的繞流導(dǎo)流堤水流的繞流決定了導(dǎo)流堤合理的平面線形，以與繞流流線配合較好、堤長(zhǎng)適當(dāng)、設(shè)計(jì)施工簡(jiǎn)便的線型為佳。河灘水流彎曲繞過(guò)A點(diǎn)，這里水流集中，流速大，水面雍高。然后，水流轉(zhuǎn)向沿導(dǎo)流堤流向橋孔。在B點(diǎn)附近，水流相遇，形成第二個(gè)高速區(qū)。這樣在AB范圍內(nèi)，形成壩頭沖刷區(qū)。水流通過(guò)B點(diǎn)后，若導(dǎo)流堤平面線型合理，將平順的流到橋軸斷面C點(diǎn)，在橋下平順的流出橋孔。導(dǎo)流堤繞流的流線10一、導(dǎo)流堤的繞流導(dǎo)流堤繞流的流線11二、導(dǎo)流堤的平面線形橢圓堤

仍是美國(guó)聯(lián)邦公路總署推薦的橋梁導(dǎo)流堤標(biāo)準(zhǔn)形式。前蘇聯(lián)1972年規(guī)范推薦的導(dǎo)流堤形式，上游為橢圓形，下游為圓弧和直線的組合線型。圓曲線組合堤我國(guó)應(yīng)用最多，1985年鐵道部科院研究員陸浩等提出改進(jìn)的，長(zhǎng)度較短的圓曲線組合堤。梨形堤

主要用于河灘流量不大或橋頭引道凹向上游的橋位上。梨形堤的平面尺寸，鄰橋孔一側(cè)可按一般曲線導(dǎo)流堤的尺寸采用，鄰河岸的后側(cè)部分用反向圓弧連接，或再插一段直線與橋頭引道連接。封閉式長(zhǎng)導(dǎo)流堤修建在山前沖積扇和山前變遷性河段上。長(zhǎng)堤使河槽逐漸縮窄引導(dǎo)水流和泥沙平順地通過(guò)橋孔。11二、導(dǎo)流堤的平面線形美國(guó)聯(lián)邦公路總署標(biāo)準(zhǔn)1/4橢圓a/b=2.5圓曲線組合堤（1985年陸浩改進(jìn)）梨形堤的布設(shè)美國(guó)聯(lián)邦公路總署標(biāo)準(zhǔn)1/4橢圓a/b=2.5圓曲線組合堤（13改進(jìn)圓曲線組合堤：其平面軸線是由三種不同半徑的圓曲線構(gòu)成?；景霃綖椋菏街校築td、Qtd——導(dǎo)流堤所在一側(cè)河灘寬度和天然狀態(tài)的河灘流量。E——橋孔偏置率Qte——導(dǎo)流堤所在一側(cè)的路堤攔阻流量Qxi——被阻擋較小一側(cè)的天然流量Qda——被阻擋較大一側(cè)的天然流量K——與橋位河段水流寬深比有關(guān)的系數(shù)R1=0.50R0,圓心角θ1=45°R2=0.25R0,圓心角θ2=45°~60°Rd=R2,圓心角θd=45°~6015202530k<200500~2001000~500>1000B/h13改進(jìn)圓曲線組合堤：R1=0.50R0,圓心角θ14三、導(dǎo)流堤沖刷導(dǎo)流堤附近的流速分布和沖刷地形圖

從上游堤段開(kāi)始，沿堤的迎水面坡腳有一條沖溝，延伸到橋下，再向橋梁下游發(fā)展。導(dǎo)流堤迎水面坡腳最大沖刷深度范圍，在從上游堤頭開(kāi)始到上游大約三分之一堤長(zhǎng)的一段附近，若導(dǎo)流堤平面線形不好，沖刷范圍還要擴(kuò)大。洪水退水過(guò)程中，導(dǎo)流堤上游端背水面也將出現(xiàn)沖刷；同時(shí)，堤背水面水位高，迎水面水位低，形成堤身內(nèi)滲透壓力，也會(huì)引起導(dǎo)流堤破壞。14三、導(dǎo)流堤沖刷導(dǎo)流堤附近的流速分布和沖刷地形圖從上游堤15

《公路工程水文助測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦導(dǎo)流堤堤頭沖刷深度按下式計(jì)算：式中：hs——堤頭沖刷深度L——上游堤端至河岸距離B——當(dāng)另一側(cè)河灘設(shè)導(dǎo)流堤時(shí)，為設(shè)計(jì)水位時(shí)水面總寬度；當(dāng)兩側(cè)均設(shè)導(dǎo)流堤，為設(shè)計(jì)水位線至河槽中泓線的距離。Fr——堤頭行近水流弗若德數(shù)

Fr=v2/ghH——堤頭天然水深Cm——邊坡減沖系數(shù)

Cm=e-0.07mm——邊坡系數(shù)15《公路工程水文助測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦導(dǎo)流堤堤頭沖刷深度16四、導(dǎo)流堤的橫斷面和壩頂高程壩頂高程，上游堤頭的高程應(yīng)考慮設(shè)計(jì)水位沿堤長(zhǎng)向上游的升高、橋前壅水高度、波浪爬坡高度、床面淤積等水面升高，還應(yīng)加0.25m的安全值。導(dǎo)流堤各斷面的壩頂高程，可從上游端堤頂高程按水面比降來(lái)推算導(dǎo)流堤橫斷面尺度按下表采用：16四、導(dǎo)流堤的橫斷面和壩頂高程壩頂高程，上游堤頭的高程應(yīng)考17第二節(jié)丁壩丁壩：一種與河岸或路堤成一定角度，深入水中的構(gòu)造物。是一種廣泛使用的河道整治和維護(hù)水工構(gòu)筑物。丁壩常設(shè)置在橋頭引道的一側(cè)或橋梁附近的河岸一側(cè)，特別是在凹岸的一側(cè)，將水流挑離橋頭引道或河岸，并使泥沙在丁壩后部淤積，形成新的水邊線，以達(dá)到對(duì)凹岸及橋臺(tái)保護(hù)的目的。17第二節(jié)丁壩丁壩：一種與河岸或路堤成一定角度，深入水中的18丁壩對(duì)上下游水流，甚至對(duì)岸都有一定影響，適合修建在較寬的河段，在山區(qū)狹窄急流河段應(yīng)慎用。若需要防護(hù)的路堤或河岸較長(zhǎng)，可采用數(shù)個(gè)丁壩組成的丁壩群進(jìn)行水流調(diào)治和河岸防護(hù)。導(dǎo)治線：將各個(gè)壩頭的連線設(shè)計(jì)成一條平滑的曲線或直線。導(dǎo)治線是設(shè)計(jì)的水邊線或彎道凹岸的深沿線。導(dǎo)治線兩端應(yīng)與河岸平順連接。18丁壩對(duì)上下游水流，甚至對(duì)岸都有一定影響，適合修建在較寬的191.漫水丁壩：壩頂高程低于設(shè)計(jì)洪水位。壩頂高程常取在相當(dāng)于常水位或平均洪水位上下。洪水位時(shí)為漫水丁壩，常水位及枯水位時(shí)為不漫水丁壩。這樣，除洪水期以外的大部分時(shí)間，丁壩工作在不漫水丁壩狀態(tài)，有較大的調(diào)治水流和穩(wěn)定河床的作用。大洪水期間，丁壩壩頂淹沒(méi)，不會(huì)過(guò)多阻擋水流，避免壩頭過(guò)深沖刷。被淹沒(méi)的丁壩之間河底流速仍然很小，仍可發(fā)揮其護(hù)岸作用。因此，橋頭防護(hù)和沿河路基防護(hù)，漫水壩及漫水壩群應(yīng)用較多。2.不漫水丁壩：壩頂高于設(shè)計(jì)洪水位在平原區(qū)或半山前區(qū)的寬灘地段，水流易于擺動(dòng)，流速較小。不漫水丁壩挑水能力強(qiáng)，相應(yīng)地壩頭沖刷也很嚴(yán)重。常用于挑開(kāi)高洪水流，保護(hù)河岸和河灘引道路堤。191.漫水丁壩：壩頂高程低于設(shè)計(jì)洪水位。20漫水丁壩20漫水丁壩21不漫水丁壩21不漫水丁壩22

丁壩長(zhǎng)度丁壩長(zhǎng)度愈大，壩頭沖刷愈深，挑流能力愈強(qiáng)，對(duì)上下游甚至對(duì)岸的影響愈大，一般不宜采用過(guò)長(zhǎng)的丁壩。不透水丁壩長(zhǎng)度最大不應(yīng)超過(guò)河槽寬度的15%；樁、排架等組成的透水丁壩，透水性達(dá)到80%時(shí)，不得超過(guò)河槽寬度的35%。山區(qū)河流橋頭及沿河路堤的丁壩不宜超過(guò)10m。丁壩群一般可做成整條（挑腳a=90°），其中1號(hào)壩做正挑，其長(zhǎng)度取后壩的一半，1號(hào)壩也可做成下挑。

22丁壩長(zhǎng)度23丁壩局部沖刷深度：丁壩不漫水時(shí)，壩頭沖刷的原理和計(jì)算方法與橋臺(tái)基本相同，但漫水丁壩的沖刷是因底流壩頭繞流所致，隨壩頂漫水(淹沒(méi))深度的增大而減小。丁壩沖刷深度計(jì)算可根據(jù)下式引入邊坡減沖系數(shù)和漫水減沖系數(shù)計(jì)算：

式中：hs——丁壩頭附近最大沖刷深度Fr——堤頭行近水流弗若德數(shù)Az——丁壩阻水面積H——行進(jìn)水流平均水深Ca——挑角系數(shù)Cm——邊坡減沖系數(shù)Csm——漫水減沖系數(shù)23丁壩局部沖刷深度：式中：24對(duì)于直河岸丁壩對(duì)于凹岸丁壩式中：Δh——淹沒(méi)深度即水面到壩頂?shù)纳疃?/p>

Δh/h——淹沒(méi)深度丁壩下游的回流長(zhǎng)度LH式中：LH——丁壩下游沿河岸回流區(qū)長(zhǎng)度

LD——丁壩阻水長(zhǎng)度

C0——謝才系數(shù)24對(duì)于直河岸丁壩25第三節(jié)計(jì)算實(shí)例【例8-3-1】第六章計(jì)算實(shí)例中的公路橋，左岸有較快的河灘，左岸橋臺(tái)前墻樁號(hào)為K0151+604.00，幽暗橋臺(tái)前墻樁號(hào)為K0151+724.00。左岸爐體阻水長(zhǎng)度達(dá)104m，只是左岸橋臺(tái)沖刷較嚴(yán)重。試在左岸橋臺(tái)處修建一個(gè)圓曲線組合型導(dǎo)流堤，設(shè)計(jì)導(dǎo)流堤曲線和橫斷面，計(jì)算堤頭沖刷深度。25第三節(jié)計(jì)算實(shí)例【例8-3-1】第六章計(jì)算實(shí)例中的公路261圓曲線組合堤軸線設(shè)計(jì)根據(jù)地形取上游堤端圓心角θ1=60°，下游堤端圓心角θd=45°。河灘寬度Btd=121.27m河灘平均水深ht=2.61m河灘流量Qtd=316m3/s路堤阻攔流量Qte=260.45m3/sQda=316m3/sQxi=0偏置系數(shù)E=1.0，寬深比系數(shù)k=15計(jì)算

261圓曲線組合堤軸線設(shè)計(jì)27上游堤長(zhǎng)度下游堤長(zhǎng)度導(dǎo)流堤軸全長(zhǎng)27上游堤長(zhǎng)度282導(dǎo)流堤上游端附近的沖刷取上游堤頭到水邊距離L=104m斷面水面寬度B=229.95m阻攔水流Fr=0.0387堤頭天然水深h=2.61m迎水面堤頭附近沖刷深度導(dǎo)流堤最低沖刷線高程282導(dǎo)流堤上游端附近的沖刷29Endofchapter829Endofchapter830作業(yè)：P190習(xí)題：

1,2,3。30作業(yè)：P190習(xí)題：第九章小橋和涵洞孔徑計(jì)算第九章小橋和涵洞孔徑計(jì)算小橋：是為公路跨越小河流、山谷等天然或人工障礙物（人行小道）而建造的構(gòu)筑物。涵洞：為宣泄地面水流（包括小河流）而設(shè)置的橫穿路基的小型排水構(gòu)筑物。一般孔徑較小，形狀有管形、箱形及拱形等。小橋：是為公路跨越小河流、山谷等天然或人工障礙物（人行小道）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTGB01-2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTGB01-2003保證“路基”連續(xù)；保證水流暢通；保證行車無(wú)阻。作用：影響：小橋涵影響到公路的造價(jià)（15-20%）；小橋涵影響到公路使用；小橋涵影響到生產(chǎn)生活。保證“路基”連續(xù)；作用：影響：小橋涵影響到公路的造價(jià)（15-公路在跨越河溝、溪谷和灌溉渠道時(shí)，需修建各種排水構(gòu)造物，其中以小橋、涵洞居多。一般在平原區(qū)每公里約1~3座，山區(qū)約3~5座。據(jù)已建公路統(tǒng)計(jì)，小橋涵的工程投資約占公路總投資的15%~20%，其投資總額為大、中橋的2~4倍左右。公路在跨越河溝、溪谷和灌溉渠道時(shí)，需修建各種排水構(gòu)造物，其中小橋涵孔徑大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流量、河床特性及河床進(jìn)出口加固類型所允許的平均流速等來(lái)確定。小橋涵孔徑計(jì)算的目的在于合理確定橋涵孔徑大小、河床加固的類型和尺寸、壅水高度、橋涵處路基和橋涵頂面的最低高程。小橋涵孔徑大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流量、河床特性及河床進(jìn)出口加固類型所第八章調(diào)治構(gòu)造物課件第八章調(diào)治構(gòu)造物課件第八章調(diào)治構(gòu)造物課件第二節(jié)小橋孔徑計(jì)算一水流通過(guò)小橋的圖式在多數(shù)情況下，通過(guò)小橋橋下的水流受到壓縮，水流在進(jìn)入橋孔時(shí)會(huì)發(fā)生側(cè)收縮，使橋孔過(guò)水?dāng)嗝婷娣e減小，上游水位抬高。小橋的水流圖式與寬頂堰相同，一般采用寬頂堰理論作為小橋孔徑計(jì)算的理論依據(jù)。水流通過(guò)小橋的可能圖式，按下游水深的大小可分為自由式出流與淹沒(méi)式出流兩種。第二節(jié)小橋孔徑計(jì)算一水流通過(guò)小橋的圖式一水流通過(guò)小橋的圖式1．自由式出流下游的天然水深ht＜=l.3hk時(shí)，橋下水流圖式下圖所示，橋下水深為臨界水深hk。這種圖式稱為自由式出流。一水流通過(guò)小橋的圖式一水流通過(guò)小橋的圖式2、淹沒(méi)式出流下游的天然水深ht>l.3hk時(shí)，橋下的水深為天然水深ht

。稱為淹沒(méi)式出流。一水流通過(guò)小橋的圖式二小橋孔徑計(jì)算通常是根據(jù)天然河床土質(zhì)情況選定加固河床的類型，并據(jù)此確定允許流速（查表得到）。計(jì)算通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)，按臨界水流狀態(tài)設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)流量計(jì)算孔徑大小和橋前壅水水深，然后與允許的橋前水深值比較，從而判斷是否要調(diào)整孔徑大小。若橋前壅水水深超過(guò)實(shí)際允許的橋前水深值，則應(yīng)增大孔徑，使橋前壅水水深降低至允許值。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算通常是根據(jù)天然河床土質(zhì)情況選定加固河床的類型，并據(jù)此確定允許流速（查表得到）。容許流速查表。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算1判別橋下水力圖式1）確定河槽天然水深ht

按照水力學(xué)明渠均勻流公式，采用試算法確定天然水深。即先假定一個(gè)天然水深值，按照下式計(jì)算流量，并與設(shè)計(jì)流量對(duì)比，相差不超過(guò)5％時(shí)，可以認(rèn)為假定水深即為所求天然水深。否則要重新假定水深。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算1判別橋下水力圖式2）確定河槽橋下臨界水深hk

按照臨界水深函數(shù)求得hk

：

則平均臨界水深為：（vk取為河床容許流速）二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算1判別橋下水力圖式若為矩形斷面或?qū)挏\梯形斷面，有臨界斷面水面寬度為：其中m為邊坡系數(shù)。

二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算1判別橋下水力圖式3）水流圖式判別

ht＜=l.3hk時(shí)，橋下水流為自由式出流。

ht>l.3hk時(shí)，為淹沒(méi)式出流。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算2確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)需要的小橋孔徑長(zhǎng)度L1）自由式出流，水面寬度為：

ε為水流擠壓系數(shù)。由橋墩形狀查表得到。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算2確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)需要的小橋孔徑長(zhǎng)度L若為矩形斷面，則橋孔長(zhǎng)度L=B；若為梯形斷面，則橋孔長(zhǎng)度為：

L=B+2m△h△h為小橋上部結(jié)構(gòu)高出水面的高度二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算2確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)需要的小橋孔徑長(zhǎng)度L2）淹沒(méi)式出流，橋下過(guò)水?dāng)嗝娴钠骄鶎挾葹椋喝魹榫匦螖嗝?，則橋孔長(zhǎng)度L=B0；若為梯形斷面，則橋孔長(zhǎng)度為：

L=B0+2m（ht/2+△h）二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算2確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)需要的小橋孔徑長(zhǎng)度L

若橋孔軸線與水流方向斜交，則斜交橋孔長(zhǎng)度為：二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算2確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)需要的小橋孔徑長(zhǎng)度L

根據(jù)計(jì)算所得到的橋孔長(zhǎng)度選用標(biāo)準(zhǔn)跨徑，兩者相差應(yīng)小于或等于10％。否則要用選用的標(biāo)準(zhǔn)橋孔長(zhǎng)度，反算橋下流速和臨界水深，復(fù)核水流圖式。如有變化需重新設(shè)定L,直至滿足條件。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算3確定橋前水深H（根據(jù)能量方程）1）自由出流：其中φ為流速系數(shù)，是由水流進(jìn)入橋孔時(shí)的局部水頭損失而引起的。在橋臺(tái)形狀已知時(shí)可查表得到。

vH橋前水深為H時(shí)的橋前斷面的行進(jìn)流速二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算3確定橋前水深H（根據(jù)能量方程）2）淹沒(méi)出流V為采用的橋孔長(zhǎng)度計(jì)算的橋下流速。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算4確定路基和橋面最低標(biāo)高橋頭路基最低標(biāo)高＝河床最低點(diǎn)標(biāo)高+H+△橋面最低點(diǎn)標(biāo)高＝河床最低點(diǎn)標(biāo)高+H+J+D二小橋孔徑計(jì)算第三節(jié)涵洞孔徑計(jì)算一水流通過(guò)涵洞的水力圖示無(wú)壓力式。半壓力式。壓力式。第三節(jié)涵洞孔徑計(jì)算一水流通過(guò)涵洞的水力圖示二涵洞孔徑計(jì)算涵洞孔徑計(jì)算步驟1)根據(jù)涵位處的地形、地質(zhì)和水文條件，結(jié)合路基設(shè)計(jì)標(biāo)高和河床底面標(biāo)高等選擇涵洞類型。2）根據(jù)設(shè)計(jì)流量和涵洞類型，查標(biāo)準(zhǔn)圖中各類涵洞的泄水能力及水力計(jì)算表，選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)型式、跨徑及臺(tái)高。3)根據(jù)涵洞類型和相應(yīng)的計(jì)算公式，計(jì)算涵前水深并核算出口處或收縮斷面處的流速是否超過(guò)允許流速;當(dāng)超過(guò)允許流速時(shí)，應(yīng)重新選擇跨徑。二涵洞孔徑計(jì)算涵洞類型涵洞由洞身、洞口、基礎(chǔ)三個(gè)部分組成。洞身構(gòu)成了路堤下的一個(gè)過(guò)水孔道，它要承受涵洞上填土的垂直與側(cè)向的土壓力以及活載壓力?；A(chǔ)把涵洞所受的荷載均勻地分布和傳遞到土基上，并使地基免受水流的直接沖刷。洞口用以連接洞身與上下水流，使水流能順暢地通過(guò)洞身，并保證洞口周圍的路基邊坡免遭沖刷。涵洞類型第四節(jié)小橋和涵洞進(jìn)出口處理涵洞類型根據(jù)涵洞洞身的構(gòu)造型式不同，涵洞可分為圓管涵、拱涵、蓋板涵和箱涵等。第四節(jié)小橋和涵洞進(jìn)出口處理涵洞類型涵洞類型1）圓管涵孔徑一般為0.5～1.5m，最小填土厚度50cm，受力情況良好，圬工數(shù)量小，造價(jià)較低。多孔時(shí)不宜超過(guò)三個(gè)。其一般構(gòu)造圖如下：涵洞類型涵洞類型2）蓋板涵其結(jié)構(gòu)型式在低填土路基上設(shè)置有利，還可以做成明涵。3)拱涵是一種常用的型式，其超載潛力大，砌筑技術(shù)易掌握，便于就地取材。4)箱涵適用于軟土地基，但因施工困難，造價(jià)較高，一般不常采用。涵洞類型涵洞洞口形式的選擇涵洞洞口形式的選擇涵洞洞口形式的選擇八字翼墻式或錐形護(hù)坡式在洞口設(shè)敞開(kāi)斜置的翼墻，平面上呈八字式。為縮短翼墻長(zhǎng)度、減少工程數(shù)量，其末端常做成矮墻。這種洞口型式適用于平坦順直、河溝較寬、縱斷面高差變化不大的河溝和孔徑有一定壓縮的情況。它具有工程量小，水力條件較好，施工簡(jiǎn)單，一般認(rèn)為涵洞高度在5m以下較為經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，因而是最常用的洞口型式。涵洞洞口形式的選擇一、跌水的水力計(jì)算當(dāng)山坡較陡時(shí)，可在橋涵的上游或下游設(shè)置具有消能設(shè)施的跌水，使水流在該消能設(shè)施在產(chǎn)生淹沒(méi)式水躍，消耗水流的動(dòng)能，并將水流從急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚鳌＿@樣就可使水流安全通過(guò)橋涵或使水流平穩(wěn)的進(jìn)入下游溝渠。第五節(jié)山區(qū)小橋和涵洞進(jìn)出口水力計(jì)算一、跌水的水力計(jì)算第五節(jié)山區(qū)小橋和涵洞進(jìn)出口水力計(jì)算第八章調(diào)治構(gòu)造物課件跌水的計(jì)算一般確定兩個(gè)數(shù)值，即消力池的深度d和消力池的長(zhǎng)度l。過(guò)水?dāng)嗝鏋榫匦蔚牡Τ赜?jì)算方法如下：①初估一個(gè)消力池的下挖深度d②計(jì)算收縮斷面的水深和流速跌水的計(jì)算一般確定兩個(gè)數(shù)值，即消力池的深度d和消力池的長(zhǎng)度l③計(jì)算hc的水跌共軛水深h’④驗(yàn)算假定的池深是否合適為使消力池產(chǎn)生淹沒(méi)水躍，通常采用：若此式成立，則假定的池深d是合適的，不成立，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)整池深重新計(jì)算。③計(jì)算hc的水跌共軛水深h’⑤計(jì)算水流的射流長(zhǎng)度L1⑥計(jì)算水躍長(zhǎng)度L2⑤計(jì)算水流的射流長(zhǎng)度L1⑦計(jì)算消力池的池長(zhǎng)L⑧水躍所需的鋪砌長(zhǎng)度L0⑦計(jì)算消力池的池長(zhǎng)L二、急流槽的水力計(jì)算急流槽的作用是將落差很大的水流從上游引至涵洞或?qū)⒊鏊谒饕料掠魏拥?。急流槽是由進(jìn)門、急流槽、消能設(shè)施和出口組成。二、急流槽的水力計(jì)算急流槽水力計(jì)算的目的是確定急流槽內(nèi)的水深、流速，繪制陡坡段的水面曲線，確定急流槽末端消力池或消力檻的幾何尺寸。急流槽的寬度一般與橋涵孔徑大致相仿。急流槽水力計(jì)算的目的是確定急流槽內(nèi)的水深、流速，繪制陡坡段的第六節(jié)計(jì)算實(shí)例第六節(jié)計(jì)算實(shí)例第八章調(diào)治構(gòu)造物王亞軍ModulatingStructures第八章調(diào)治構(gòu)造物王亞軍ModulatingStruc1.導(dǎo)流堤2.丁壩3.計(jì)算實(shí)例主要內(nèi)容1.導(dǎo)流堤2.丁壩3.計(jì)算實(shí)例主要內(nèi)容76概述什么是調(diào)治構(gòu)造物？導(dǎo)流堤丁壩順壩、挑水壩其他橋頭防護(hù)工程調(diào)治構(gòu)造物的功能：

調(diào)節(jié)水流使其均勻、順暢地流過(guò)橋孔，防治橋下斷面和上下游附近的河床、河岸發(fā)生不利變形，確保橋梁安全。3概述什么是調(diào)治構(gòu)造物？調(diào)治構(gòu)造物1.導(dǎo)流構(gòu)造物2.挑流構(gòu)造物3.防護(hù)構(gòu)造物①導(dǎo)流堤②梨形堤③錐坡體①丁壩②順壩③挑水壩①堤岸防護(hù)②坡面防護(hù)③路基防護(hù)與加固調(diào)治構(gòu)造物1.導(dǎo)流構(gòu)造物2.挑流構(gòu)造物3.防護(hù)構(gòu)造物①導(dǎo)流堤78調(diào)治構(gòu)造物導(dǎo)流堤導(dǎo)流堤丁壩順?biāo)畨纬Ｒ?jiàn)的調(diào)治構(gòu)造物5調(diào)治構(gòu)造物導(dǎo)流堤導(dǎo)流堤丁壩順?biāo)畨纬Ｒ?jiàn)的調(diào)治構(gòu)造物79調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)原則：結(jié)合河段特性，水文、地形和地質(zhì)等自然條件，橋頭路堤位置，通航要求，水利設(shè)施等因素綜合考慮，兼顧兩岸、上下游、洪水枯水位，確定總體布置方案。水文及河床變形復(fù)雜的河段，橋孔和調(diào)治構(gòu)造物布設(shè)應(yīng)做水工模型實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行分析驗(yàn)證。導(dǎo)流堤的設(shè)計(jì)洪水頻率與橋梁設(shè)計(jì)洪水頻率相同。丁壩等其他調(diào)治構(gòu)造物的設(shè)計(jì)洪水頻率應(yīng)與所依托的工程設(shè)計(jì)洪水頻率相同。6調(diào)治構(gòu)造物的布設(shè)原則：結(jié)合河段特性，水文、地形和地質(zhì)等自然順應(yīng)水勢(shì)、因勢(shì)利導(dǎo)、因地制宜80順應(yīng)水勢(shì)、因勢(shì)利導(dǎo)、因地制宜781導(dǎo)流堤的作用：導(dǎo)流堤的主要作用是引導(dǎo)水流平順通過(guò)橋孔，提高橋孔泄洪能力，減少對(duì)橋下河床的集中沖刷，減緩沖刷進(jìn)程，減少對(duì)墩臺(tái)的沖刷威脅。無(wú)導(dǎo)流堤時(shí)，被橋頭路堤阻斷的河灘水流將斜向流入橋孔，可引起橋臺(tái)附近的嚴(yán)重沖刷；設(shè)置導(dǎo)流堤后，橋下河床的沖刷分布趨于均勻，并擴(kuò)散到橋梁上下游的較大范圍，減緩了沖刷進(jìn)程。適用條件:河灘流量較大時(shí)第一節(jié)導(dǎo)流堤8導(dǎo)流堤的作用：適用條件:河灘流量較大時(shí)第一節(jié)導(dǎo)流堤82

如何設(shè)置導(dǎo)流堤？根據(jù)河灘流量占總流量的比例來(lái)確定，一般認(rèn)為，被河灘路堤阻斷的河灘流顯占總流量的15％(單側(cè)河灘)或25％(雙側(cè)河灘)以上時(shí)，需設(shè)置導(dǎo)流堤；小于上述數(shù)值時(shí)，可設(shè)置梨形堤；小于5％時(shí)，加固橋頭維坡即可。當(dāng)河灘水深小于1m，或橋下沖刷前的平均流速小于1m/s時(shí)，則不必設(shè)置導(dǎo)流堤。

河灘流量較大時(shí)，橋上游應(yīng)修建導(dǎo)流堤，引導(dǎo)上游水流和河灘水流逐漸改變方向，形成平行水流，平順地通過(guò)橋孔，使橋下斷面的流速、水深及輸沙等分布都較為均勻，避免橋下和橋頭出現(xiàn)集中沖刷。導(dǎo)流堤9如何設(shè)置導(dǎo)流堤？河灘流量較大時(shí)，橋上游應(yīng)修建導(dǎo)83一、導(dǎo)流堤的繞流導(dǎo)流堤水流的繞流決定了導(dǎo)流堤合理的平面線形，以與繞流流線配合較好、堤長(zhǎng)適當(dāng)、設(shè)計(jì)施工簡(jiǎn)便的線型為佳。河灘水流彎曲繞過(guò)A點(diǎn)，這里水流集中，流速大，水面雍高。然后，水流轉(zhuǎn)向沿導(dǎo)流堤流向橋孔。在B點(diǎn)附近，水流相遇，形成第二個(gè)高速區(qū)。這樣在AB范圍內(nèi)，形成壩頭沖刷區(qū)。水流通過(guò)B點(diǎn)后，若導(dǎo)流堤平面線型合理，將平順的流到橋軸斷面C點(diǎn)，在橋下平順的流出橋孔。導(dǎo)流堤繞流的流線10一、導(dǎo)流堤的繞流導(dǎo)流堤繞流的流線84二、導(dǎo)流堤的平面線形橢圓堤

仍是美國(guó)聯(lián)邦公路總署推薦的橋梁導(dǎo)流堤標(biāo)準(zhǔn)形式。前蘇聯(lián)1972年規(guī)范推薦的導(dǎo)流堤形式，上游為橢圓形，下游為圓弧和直線的組合線型。圓曲線組合堤我國(guó)應(yīng)用最多，1985年鐵道部科院研究員陸浩等提出改進(jìn)的，長(zhǎng)度較短的圓曲線組合堤。梨形堤

主要用于河灘流量不大或橋頭引道凹向上游的橋位上。梨形堤的平面尺寸，鄰橋孔一側(cè)可按一般曲線導(dǎo)流堤的尺寸采用，鄰河岸的后側(cè)部分用反向圓弧連接，或再插一段直線與橋頭引道連接。封閉式長(zhǎng)導(dǎo)流堤修建在山前沖積扇和山前變遷性河段上。長(zhǎng)堤使河槽逐漸縮窄引導(dǎo)水流和泥沙平順地通過(guò)橋孔。11二、導(dǎo)流堤的平面線形美國(guó)聯(lián)邦公路總署標(biāo)準(zhǔn)1/4橢圓a/b=2.5圓曲線組合堤（1985年陸浩改進(jìn)）梨形堤的布設(shè)美國(guó)聯(lián)邦公路總署標(biāo)準(zhǔn)1/4橢圓a/b=2.5圓曲線組合堤（86改進(jìn)圓曲線組合堤：其平面軸線是由三種不同半徑的圓曲線構(gòu)成?；景霃綖椋菏街校築td、Qtd——導(dǎo)流堤所在一側(cè)河灘寬度和天然狀態(tài)的河灘流量。E——橋孔偏置率Qte——導(dǎo)流堤所在一側(cè)的路堤攔阻流量Qxi——被阻擋較小一側(cè)的天然流量Qda——被阻擋較大一側(cè)的天然流量K——與橋位河段水流寬深比有關(guān)的系數(shù)R1=0.50R0,圓心角θ1=45°R2=0.25R0,圓心角θ2=45°~60°Rd=R2,圓心角θd=45°~6015202530k<200500~2001000~500>1000B/h13改進(jìn)圓曲線組合堤：R1=0.50R0,圓心角θ87三、導(dǎo)流堤沖刷導(dǎo)流堤附近的流速分布和沖刷地形圖

從上游堤段開(kāi)始，沿堤的迎水面坡腳有一條沖溝，延伸到橋下，再向橋梁下游發(fā)展。導(dǎo)流堤迎水面坡腳最大沖刷深度范圍，在從上游堤頭開(kāi)始到上游大約三分之一堤長(zhǎng)的一段附近，若導(dǎo)流堤平面線形不好，沖刷范圍還要擴(kuò)大。洪水退水過(guò)程中，導(dǎo)流堤上游端背水面也將出現(xiàn)沖刷；同時(shí)，堤背水面水位高，迎水面水位低，形成堤身內(nèi)滲透壓力，也會(huì)引起導(dǎo)流堤破壞。14三、導(dǎo)流堤沖刷導(dǎo)流堤附近的流速分布和沖刷地形圖從上游堤88

《公路工程水文助測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦導(dǎo)流堤堤頭沖刷深度按下式計(jì)算：式中：hs——堤頭沖刷深度L——上游堤端至河岸距離B——當(dāng)另一側(cè)河灘設(shè)導(dǎo)流堤時(shí)，為設(shè)計(jì)水位時(shí)水面總寬度；當(dāng)兩側(cè)均設(shè)導(dǎo)流堤，為設(shè)計(jì)水位線至河槽中泓線的距離。Fr——堤頭行近水流弗若德數(shù)

Fr=v2/ghH——堤頭天然水深Cm——邊坡減沖系數(shù)

Cm=e-0.07mm——邊坡系數(shù)15《公路工程水文助測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦導(dǎo)流堤堤頭沖刷深度89四、導(dǎo)流堤的橫斷面和壩頂高程壩頂高程，上游堤頭的高程應(yīng)考慮設(shè)計(jì)水位沿堤長(zhǎng)向上游的升高、橋前壅水高度、波浪爬坡高度、床面淤積等水面升高，還應(yīng)加0.25m的安全值。導(dǎo)流堤各斷面的壩頂高程，可從上游端堤頂高程按水面比降來(lái)推算導(dǎo)流堤橫斷面尺度按下表采用：16四、導(dǎo)流堤的橫斷面和壩頂高程壩頂高程，上游堤頭的高程應(yīng)考90第二節(jié)丁壩丁壩：一種與河岸或路堤成一定角度，深入水中的構(gòu)造物。是一種廣泛使用的河道整治和維護(hù)水工構(gòu)筑物。丁壩常設(shè)置在橋頭引道的一側(cè)或橋梁附近的河岸一側(cè)，特別是在凹岸的一側(cè)，將水流挑離橋頭引道或河岸，并使泥沙在丁壩后部淤積，形成新的水邊線，以達(dá)到對(duì)凹岸及橋臺(tái)保護(hù)的目的。17第二節(jié)丁壩丁壩：一種與河岸或路堤成一定角度，深入水中的91丁壩對(duì)上下游水流，甚至對(duì)岸都有一定影響，適合修建在較寬的河段，在山區(qū)狹窄急流河段應(yīng)慎用。若需要防護(hù)的路堤或河岸較長(zhǎng)，可采用數(shù)個(gè)丁壩組成的丁壩群進(jìn)行水流調(diào)治和河岸防護(hù)。導(dǎo)治線：將各個(gè)壩頭的連線設(shè)計(jì)成一條平滑的曲線或直線。導(dǎo)治線是設(shè)計(jì)的水邊線或彎道凹岸的深沿線。導(dǎo)治線兩端應(yīng)與河岸平順連接。18丁壩對(duì)上下游水流，甚至對(duì)岸都有一定影響，適合修建在較寬的921.漫水丁壩：壩頂高程低于設(shè)計(jì)洪水位。壩頂高程常取在相當(dāng)于常水位或平均洪水位上下。洪水位時(shí)為漫水丁壩，常水位及枯水位時(shí)為不漫水丁壩。這樣，除洪水期以外的大部分時(shí)間，丁壩工作在不漫水丁壩狀態(tài)，有較大的調(diào)治水流和穩(wěn)定河床的作用。大洪水期間，丁壩壩頂淹沒(méi)，不會(huì)過(guò)多阻擋水流，避免壩頭過(guò)深沖刷。被淹沒(méi)的丁壩之間河底流速仍然很小，仍可發(fā)揮其護(hù)岸作用。因此，橋頭防護(hù)和沿河路基防護(hù)，漫水壩及漫水壩群應(yīng)用較多。2.不漫水丁壩：壩頂高于設(shè)計(jì)洪水位在平原區(qū)或半山前區(qū)的寬灘地段，水流易于擺動(dòng)，流速較小。不漫水丁壩挑水能力強(qiáng)，相應(yīng)地壩頭沖刷也很嚴(yán)重。常用于挑開(kāi)高洪水流，保護(hù)河岸和河灘引道路堤。191.漫水丁壩：壩頂高程低于設(shè)計(jì)洪水位。93漫水丁壩20漫水丁壩94不漫水丁壩21不漫水丁壩95

丁壩長(zhǎng)度丁壩長(zhǎng)度愈大，壩頭沖刷愈深，挑流能力愈強(qiáng)，對(duì)上下游甚至對(duì)岸的影響愈大，一般不宜采用過(guò)長(zhǎng)的丁壩。不透水丁壩長(zhǎng)度最大不應(yīng)超過(guò)河槽寬度的15%；樁、排架等組成的透水丁壩，透水性達(dá)到80%時(shí)，不得超過(guò)河槽寬度的35%。山區(qū)河流橋頭及沿河路堤的丁壩不宜超過(guò)10m。丁壩群一般可做成整條（挑腳a=90°），其中1號(hào)壩做正挑，其長(zhǎng)度取后壩的一半，1號(hào)壩也可做成下挑。

22丁壩長(zhǎng)度96丁壩局部沖刷深度：丁壩不漫水時(shí)，壩頭沖刷的原理和計(jì)算方法與橋臺(tái)基本相同，但漫水丁壩的沖刷是因底流壩頭繞流所致，隨壩頂漫水(淹沒(méi))深度的增大而減小。丁壩沖刷深度計(jì)算可根據(jù)下式引入邊坡減沖系數(shù)和漫水減沖系數(shù)計(jì)算：

式中：hs——丁壩頭附近最大沖刷深度Fr——堤頭行近水流弗若德數(shù)Az——丁壩阻水面積H——行進(jìn)水流平均水深Ca——挑角系數(shù)Cm——邊坡減沖系數(shù)Csm——漫水減沖系數(shù)23丁壩局部沖刷深度：式中：97對(duì)于直河岸丁壩對(duì)于凹岸丁壩式中：Δh——淹沒(méi)深度即水面到壩頂?shù)纳疃?/p>

Δh/h——淹沒(méi)深度丁壩下游的回流長(zhǎng)度LH式中：LH——丁壩下游沿河岸回流區(qū)長(zhǎng)度

LD——丁壩阻水長(zhǎng)度

C0——謝才系數(shù)24對(duì)于直河岸丁壩98第三節(jié)計(jì)算實(shí)例【例8-3-1】第六章計(jì)算實(shí)例中的公路橋，左岸有較快的河灘，左岸橋臺(tái)前墻樁號(hào)為K0151+604.00，幽暗橋臺(tái)前墻樁號(hào)為K0151+724.00。左岸爐體阻水長(zhǎng)度達(dá)104m，只是左岸橋臺(tái)沖刷較嚴(yán)重。試在左岸橋臺(tái)處修建一個(gè)圓曲線組合型導(dǎo)流堤，設(shè)計(jì)導(dǎo)流堤曲線和橫斷面，計(jì)算堤頭沖刷深度。25第三節(jié)計(jì)算實(shí)例【例8-3-1】第六章計(jì)算實(shí)例中的公路991圓曲線組合堤軸線設(shè)計(jì)根據(jù)地形取上游堤端圓心角θ1=60°，下游堤端圓心角θd=45°。河灘寬度Btd=121.27m河灘平均水深ht=2.61m河灘流量Qtd=316m3/s路堤阻攔流量Qte=260.45m3/sQda=316m3/sQxi=0偏置系數(shù)E=1.0，寬深比系數(shù)k=15計(jì)算

261圓曲線組合堤軸線設(shè)計(jì)100上游堤長(zhǎng)度下游堤長(zhǎng)度導(dǎo)流堤軸全長(zhǎng)27上游堤長(zhǎng)度1012導(dǎo)流堤上游端附近的沖刷取上游堤頭到水邊距離L=104m斷面水面寬度B=229.95m阻攔水流Fr=0.0387堤頭天然水深h=2.61m迎水面堤頭附近沖刷深度導(dǎo)流堤最低沖刷線高程282導(dǎo)流堤上游端附近的沖刷102Endofchapter829Endofchapter8103作業(yè)：P190習(xí)題：

1,2,3。30作業(yè)：P190習(xí)題：第九章小橋和涵洞孔徑計(jì)算第九章小橋和涵洞孔徑計(jì)算小橋：是為公路跨越小河流、山谷等天然或人工障礙物（人行小道）而建造的構(gòu)筑物。涵洞：為宣泄地面水流（包括小河流）而設(shè)置的橫穿路基的小型排水構(gòu)筑物。一般孔徑較小，形狀有管形、箱形及拱形等。小橋：是為公路跨越小河流、山谷等天然或人工障礙物（人行小道）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTGB01-2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTGB01-2003保證“路基”連續(xù)；保證水流暢通；保證行車無(wú)阻。作用：影響：小橋涵影響到公路的造價(jià)（15-20%）；小橋涵影響到公路使用；小橋涵影響到生產(chǎn)生活。保證“路基”連續(xù)；作用：影響：小橋涵影響到公路的造價(jià)（15-公路在跨越河溝、溪谷和灌溉渠道時(shí)，需修建各種排水構(gòu)造物，其中以小橋、涵洞居多。一般在平原區(qū)每公里約1~3座，山區(qū)約3~5座。據(jù)已建公路統(tǒng)計(jì)，小橋涵的工程投資約占公路總投資的15%~20%，其投資總額為大、中橋的2~4倍左右。公路在跨越河溝、溪谷和灌溉渠道時(shí)，需修建各種排水構(gòu)造物，其中小橋涵孔徑大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流量、河床特性及河床進(jìn)出口加固類型所允許的平均流速等來(lái)確定。小橋涵孔徑計(jì)算的目的在于合理確定橋涵孔徑大小、河床加固的類型和尺寸、壅水高度、橋涵處路基和橋涵頂面的最低高程。小橋涵孔徑大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流量、河床特性及河床進(jìn)出口加固類型所第八章調(diào)治構(gòu)造物課件第八章調(diào)治構(gòu)造物課件第八章調(diào)治構(gòu)造物課件第二節(jié)小橋孔徑計(jì)算一水流通過(guò)小橋的圖式在多數(shù)情況下，通過(guò)小橋橋下的水流受到壓縮，水流在進(jìn)入橋孔時(shí)會(huì)發(fā)生側(cè)收縮，使橋孔過(guò)水?dāng)嗝婷娣e減小，上游水位抬高。小橋的水流圖式與寬頂堰相同，一般采用寬頂堰理論作為小橋孔徑計(jì)算的理論依據(jù)。水流通過(guò)小橋的可能圖式，按下游水深的大小可分為自由式出流與淹沒(méi)式出流兩種。第二節(jié)小橋孔徑計(jì)算一水流通過(guò)小橋的圖式一水流通過(guò)小橋的圖式1．自由式出流下游的天然水深ht＜=l.3hk時(shí)，橋下水流圖式下圖所示，橋下水深為臨界水深hk。這種圖式稱為自由式出流。一水流通過(guò)小橋的圖式一水流通過(guò)小橋的圖式2、淹沒(méi)式出流下游的天然水深ht>l.3hk時(shí)，橋下的水深為天然水深ht

。稱為淹沒(méi)式出流。一水流通過(guò)小橋的圖式二小橋孔徑計(jì)算通常是根據(jù)天然河床土質(zhì)情況選定加固河床的類型，并據(jù)此確定允許流速（查表得到）。計(jì)算通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)，按臨界水流狀態(tài)設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)流量計(jì)算孔徑大小和橋前壅水水深，然后與允許的橋前水深值比較，從而判斷是否要調(diào)整孔徑大小。若橋前壅水水深超過(guò)實(shí)際允許的橋前水深值，則應(yīng)增大孔徑，使橋前壅水水深降低至允許值。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算通常是根據(jù)天然河床土質(zhì)情況選定加固河床的類型，并據(jù)此確定允許流速（查表得到）。容許流速查表。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算1判別橋下水力圖式1）確定河槽天然水深ht

按照水力學(xué)明渠均勻流公式，采用試算法確定天然水深。即先假定一個(gè)天然水深值，按照下式計(jì)算流量，并與設(shè)計(jì)流量對(duì)比，相差不超過(guò)5％時(shí)，可以認(rèn)為假定水深即為所求天然水深。否則要重新假定水深。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算1判別橋下水力圖式2）確定河槽橋下臨界水深hk

按照臨界水深函數(shù)求得hk

：

則平均臨界水深為：（vk取為河床容許流速）二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算1判別橋下水力圖式若為矩形斷面或?qū)挏\梯形斷面，有臨界斷面水面寬度為：其中m為邊坡系數(shù)。

二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算1判別橋下水力圖式3）水流圖式判別

ht＜=l.3hk時(shí)，橋下水流為自由式出流。

ht>l.3hk時(shí)，為淹沒(méi)式出流。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算2確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)需要的小橋孔徑長(zhǎng)度L1）自由式出流，水面寬度為：

ε為水流擠壓系數(shù)。由橋墩形狀查表得到。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算2確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)需要的小橋孔徑長(zhǎng)度L若為矩形斷面，則橋孔長(zhǎng)度L=B；若為梯形斷面，則橋孔長(zhǎng)度為：

L=B+2m△h△h為小橋上部結(jié)構(gòu)高出水面的高度二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算2確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)需要的小橋孔徑長(zhǎng)度L2）淹沒(méi)式出流，橋下過(guò)水?dāng)嗝娴钠骄鶎挾葹椋喝魹榫匦螖嗝妫瑒t橋孔長(zhǎng)度L=B0；若為梯形斷面，則橋孔長(zhǎng)度為：

L=B0+2m（ht/2+△h）二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算2確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)需要的小橋孔徑長(zhǎng)度L

若橋孔軸線與水流方向斜交，則斜交橋孔長(zhǎng)度為：二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算2確定通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)需要的小橋孔徑長(zhǎng)度L

根據(jù)計(jì)算所得到的橋孔長(zhǎng)度選用標(biāo)準(zhǔn)跨徑，兩者相差應(yīng)小于或等于10％。否則要用選用的標(biāo)準(zhǔn)橋孔長(zhǎng)度，反算橋下流速和臨界水深，復(fù)核水流圖式。如有變化需重新設(shè)定L,直至滿足條件。二小橋孔徑計(jì)算二小橋孔徑計(jì)算3